Технические науки/5. Энергетика

К.т.н. Садртдинов А.Р., аспир. Исмагилова Л.М.

Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГАЗИФИКАЦИИ НА КОНВЕРСИЮ ИСХОДНОГО СЫРЬЯ

Древесная биомасса составляет более 17% в энергетическом потенциале от биомассы, которая занимает ведущее место среди источников возобновляемой энергии в мире [1]. Древесная биомасса – это отходы древесины, получаемые в процессе ее технологической обработки, начиная лесозаготовительными работами и заканчивая производством конечного продукта. Перспективной областью применения древесной биомассы является производство синтетических топлив. В странах с большими ресурсами биомассы уже сейчас осуществляется опытно-промышленная реализация некоторых процессов термохимической и микробиологической переработки биомассы в спирты, жидкие и газообразные топлива, одним из представителей которых является диметиловый эфир [2]. Однако в настоящее время многие процессы химической переработки древесной биомассы уступают по производительности технологиям в области нефтепереработки и нефтехимии, требуют крупногабаритного оборудования и повышенных энергетических затрат [3]. Вследствие чего ведутся множество исследований для преодоления таких недостатков. В рамках работы над темой «Технология термохимической переработки древесных отходов в диметиловый эфир» были проведен ряд исследований по влиянию температуры ведения процесса газогенерации на выход компонентов синтез-газа и влиянию соотношения Н₂/СО на конверсию исходного сырья, результаты которых приведены на рис. 1 и 2 соответсвенно.

Полученная зависимость (рис. 1) показывает, что при температурах в интервале 950-1000°С достигается наилучшей выход синтез-газа с максимальным содержанием СО и Н₂, что обусловлено наиболее высокими скоростями протекания реакций образования горючих компонентов, при заданной температуре.

Рис. 1. Влияние температуры на выход Н₂ (1), СО (2) и СО₂ (3).

Опираясь на полученные данные по компонентному составу исходного газа была исследована зависимость степени его конверсии в продукт от соотношения Н₂/СО (рис. 2).

Рис. 2. Влияние соотношения Н₂/СО на конверсию исходного сырья в продукт (280°С, 5 МПа)

Результаты показали, что при прямом синтезе диметилового эфира с соотношением Н₂/СО=1 может достигаться наилучшая конверсия синтез-газа. Это дает предпосылки ведения каталитического синтеза диметилового эфира из синтез-газа, имеющее соотношение Н₂:СО менее 2, а именно со значений в интервале 0,6÷1,1. Снижение значений соотношения Н₂:СО в процессах каталитического синтеза химических продуктов позволяет упростить технологию получения синтез-газа.

Исходя из вышеприведенных результатов, также необходимо исследовать зависимость компонентного состава синтез-газа от качества древесной биомассы и влияние получаемого синтез-газа на качество диметилового эфира. Совокупность этих исследований позволит определить прямую конверсию древесной биомассы в диметиловый эфир.

Представленные результаты получены в рамках реализации гранта Президента РФ по теме МК-3434.2015.8 (договор № 14.Z56.15.3434-МК от 16.02.2015 г.).

Литература:

1. Сафин Р.Г., Степанов В.В., Хайруллина Э.Р., Гайнуллина А.А., Степанова Т.О. Современные строительные материалы на основе древесных отходов. // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – Т.17. – №20. – С. 122-127.

2. Исмагилова Л.М. Технология переработки древесной биомассы в диметиловый эфир / Садртдинов А.Р., Исмагилова Л.М. // Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – Воронеж, 2014. – Т.2. – №3-4 (8-4). – С. 309-311.

3. Тимербаев, Н.Ф. Тхнологии газификации древесины: перспективы и инновации / Н.Ф. Тимербаев, А.Р. Садртдинов, И.Н. Ковернинский, Л.Р. Смирнова, Т.Х. Галеев, Д.А. Ахметова // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – Т.17. – № 15. – С. 221-226.